常用焊接材料

常用焊接材料（钢、不锈钢、钛、铜、铝）的焊接101 试述低碳钢与低合金钢的焊接工艺。

⑴焊接性低碳钢具有优良的焊接性，因此，低碳钢和低合金钢焊接时的焊接性仅决定于低合金钢的焊接性。

⑵预热根据低合金钢的要求选用合适的预热温度。

⑶焊接材料选择的原则是焊缝金属的强度、塑性和冲击韧度都不低于被焊钢种中的最低值，具体选择见表7-80。

表7-80 低碳钢与低合金钢焊接材料的选择钢种低合金钢电弧焊电渣焊CO2保护焊焊丝预热条件及温度（℃）屈服点（MPa）手弧焊埋弧焊焊丝焊剂焊条焊丝焊剂低碳钢300E4315H08AHJ431H08AHJ360H10MnSi板厚不预热350E5015H08MnAHJ431H08Mn2SiHJ360H10MnSiδ＞40mm，预热温度≥100℃400E5015H08MnAHJ431H08Mn2SiHJ360H10MnSiδ①＞32mm，预热温度≥100℃450E5015H08MnAH J431H08Mn2SiHJ360H10MnSi①δ——板厚（mm）。

102 什么是不锈钢的组织图？焊缝的组织决定于焊缝的成分，而焊缝的成分决定于母材的熔入量，即熔合比。

因此，一定的熔合比决定了一定的焊缝成分和焊缝组织。

熔合比发生变化时，焊缝的成分和组织都要随之发生相应的变化。

不锈钢的成分、组织和熔合比的关系图称为不锈钢的组织图，见图7-14。

图中坐标为铬当量（Cr当量）和镍当量（Ni当量），其计算式为Cr当量（%）=Cr+Mo+1.5Si+0.5Ni(质量分数)(%)Ni当量（%）=Ni+30C+0.5Mn(质量分数)(%)当知道了两种母材金属的化学成分后，可分别算出其铬当量和镍当量，根据两者的值在不锈钢组织图上找出相应的点，然后根据熔合比，就能确定不锈钢焊缝的组织状态。

103 试分析1Cr18Ni9Ti 不锈钢和Q235-A低碳钢采用不加填充焊丝的手工钨极氩弧焊焊接时，焊缝的组织。

1Cr18Ni9Ti不锈钢和Q235-A低碳钢的铬当量和镍当量，见表7-81。

表7-81 铬、镍当量值母材化学成分（质量分数）（%）铬当量（%）镍当量（%）图上位置C Mn Si Cr Ni1Cr18Ni9Ti钢Q235-A钢0.070.181.360.440.660.3517.8－8.55－18.790.5311.425.62ab若假设两种母材的熔化数量相同，其熔合比分别为50%， 则其组织应在不锈钢组织图a-b 连线的中点f （图7-14），由图中看出焊缝组织为马氏体。

由此可见，1Cr18Ni9Ti 不锈钢和Q235-A 低碳钢采用手工钨极氩弧焊焊接时，如果不加填充焊丝，则在焊缝中要避免出现马氏体组织是不可能的。

104 为什么1Cr18Ni9Ti 不锈钢和Q235-A 低碳钢手弧焊时，应选用E1-23-13-16、E1-23-13-15（A302、A307）焊条？今用E0-19-10-16（A102）、E1-23-13-15（A307）、E2-26-21-15（A407）三种焊条进行分析比较，该三种焊条的铬、镍当量值及在不锈钢组织图上的位置，分别见表7-82、图7-14。

表7-82 奥氏体不锈钢焊条的铬、镍当量值 焊条型号（牌号）化学成分（质量分数） （%）铬当量（%） 镍当量（%） 图上 位置C Mn Si Cr Ni E0-19-10-16（A102） E1-23-13-15（A307） E2-26-21-15（A407） 0.07 0.11 0.18 1.22 1.32 1.40 0.46 0.48 0.54 19.2 24.8 26.2 8.50 12.80 18.80 19.89 25.52 27.01 11.15 16.76 24.90 a b e⑴采用E0-19-10-16（A102）焊条焊条的铬、镍当量值相当于图6-14中的c点。

如果假定两种母材的熔化数量相同，则两种母材熔化混合后的当量成分相当于f点，此时，焊缝金属可视为当量成分为f点的母材金属与焊条金属熔化混合而成。

所以当母材熔合比发生变化时，焊缝的当量成分将沿f-c线段上各点变化。

当母材的熔合比为40%时，即两种母材在焊缝中各占20%时，焊缝的当量成分相当于图中的g点；当母材的熔合比为30%时，焊缝的当量成分相当于h点。

因此，当母材的熔合比为30%～40%时，焊缝的组织为奥氏体+马氏体。

如果要得到不含马氏体的奥氏体+铁素体组织，非用极小的熔合比，这在工艺上是很困难的。

⑵采用E1-23-13-15(A307)焊条焊条的铬、镍当量值相当于图7-14中的d点。

如果母材的熔合比为40%，在f-d线段上求得焊缝的位置在i点，由图7-14中可知焊缝组织为纯奥氏体；若熔合比为30%，在f-d线段上求得焊缝的位置在j点，此时的焊缝组织为含2%铁素体的奥氏体+铁素体组织。

⑶采用E2=26-21-15（A407）焊条焊条的铬、镍当量值相当于图7-14中的e点，当母材的熔合比为30%～40%时，相当于线段f-e上的k、l点，焊缝为单相奥氏体组织，有较高的热裂倾向。

综上所述，Cr18Ni9Ti不锈钢和Q235-A低碳钢焊接时，较理想的是选用E1-23-13-15（A 307）焊条或E1-23-13-16 （302）焊条，此时只要把母材的熔合比控制在40%以下，就能得到较高具有抗裂性能的奥氏体+铁素体双相组织的焊缝金属。

105 试述奥氏体不锈钢珠光体耐热钢（碳钢或低合金钢）的焊接工艺。

⑴焊条的选用选用E1-23-13-16（A302）焊条和E1-23-13-15（A307）焊条。

⑵坡口形式为降低珠光体钢一侧对焊缝金属的稀释作用，尽量减小熔合比，因此应适当增加坡口角度，常用的坡口形式见图7-15。

⑶焊接工艺参数为降低熔合比，应采用小直径焊条或焊丝，尽量使用小电流、高电压和快速焊接。

手弧焊时焊接电流的选用，见表7-83。

表7-83 焊接电流的选用焊条直径（mm）2.53.245焊接电流（A）607510515 0106 试述奥氏体不锈钢与珠光体耐热钢的焊接工艺。

焊接材料选用镍基合金型“因科镍”类焊丝、焊条，具体牌号是“因科A”和“因科B”，两者的成分类似“因科A”需采用直流电源施焊，“因科B”则可交、直流两用，其它“因科镍”类焊丝牌号还有“因科镍132”、“因科镍182”、“因科镍82”、“因科镍92”等，供氩弧焊、埋弧焊、等离子弧焊等使用，奥氏体不锈钢与珠光体耐热钢焊接用材料的化学成分，见表7-84。

表7-84 奥氏体不锈钢与珠光体耐热钢焊接用材料的化学成分填充金属类型（牌号）化学成分（质量分数）（%）Ni Cr FeCb+TaMn Co Mo Ti Si C Cu S P因科镍132≥62.13.0/17.0≤11.1.5/4.0≤3.5－－－≤0.75≤0.08≤0.5≤0.02≤0.03因科镍182≥59.13.0/17.0≤10.1.0/2.55.0/9.0≤0.12－－≤0.1≤0.1≤0.5≤0.015≤0.03因科A≥62.013.0/17.0≤12.0.5/3.01.0/3.0≤0.120.5/2.5－≤0.75≤0.1≤0.5≤0.02≤0.03因科B与因科 A 类同因科镍82≥67.18.0/22.0≤3.02.0/3.02.5/3.5≤0.2≤0.75≤0.5≤0.1≤0.5≤0.015≤0.03因科镍92≥67.14.0/17.0≤8.02.0/2.72.5/3.5≤0.5≤0.08≤0.5≤0.015≤0.03107 试述奥氏体不锈钢与铁素体钢的焊接工艺。

低温钢设备中，常采用铁素体组织的中强度低温工程用钢，如06MnNb、3.5Ni等与奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti进行焊接。

焊条选用超低碳的E00-18-12-Mo2-16（A022），由于焊条中基本上不含C、Ti元素，使碳迁移减弱，因此焊接接头经退火处理后，在熔合线附近的低温冲击韧度下降较小。

焊后为消除焊接残余应力及两种材料线膨胀系数不同而产生的附加应力，所以焊件应采取高温回火处理，其参数是加热至590～620℃，保温1.5～2.5h，空冷。

108 试述不锈复合钢板的特点及其焊接性。

不锈复合钢板是由较薄的覆层（不锈钢）钢和较厚的基层（珠光体钢）钢复合轧制而成的双金属板见图7-17。

覆层通常只有1.5～3.5mm，它和工作介质接触能保证复合钢板的耐腐蚀性能，而强度主要靠基层获得。

覆层不锈钢一般由1Cr18Ni9Ti、0Cr13、0Cr18Ni12-Mo2Ti和0Cr17Ni13Mo2Ti钢制造；基层珠光体钢都用低碳钢或低合金钢制造，如Q235 -A、16MnR、12CrMo钢等。

基层钢焊接时采用结构钢焊条（焊丝），如果焊缝金属熔化了部分覆层不锈钢板，会使焊缝金属中合金元素增加，结果与覆层接触的焊缝处会产生粗硬的马氏体，使塑性和冲击韧度大大下降，严重时还会产生裂纹。

覆层钢焊接时采用不锈钢焊条（焊丝），焊缝金属如果熔化了部分基层金属，使焊缝中的合金元素稀释，耐蚀性能降低。

因此，在基层与覆层的交界面上应增加一层过渡层，采用铬、镍元素较高的材料，补充合金元素的稀释，过渡层的焊接实质上就属于不锈钢和珠光体钢两类异种钢的焊接。

109 试述不锈复合钢板焊接时焊接材料的选择。

⑴基层焊接材料选用与基层金属单独焊接时相同的焊接材料，并以同样的焊接工艺进行施焊。

⑵覆层焊接材料选用与覆层金属单独焊接时相同的焊接材料，并以同样的焊接工艺进行施焊。

⑶过渡层焊接材料属于不锈钢和珠光体钢异种钢的焊接，为减小基层金属对覆层焊缝金属的稀释作用，并补足焊接过程中合金元素的烧损，焊接材料中Cr、Ni元素的含量应高于覆层不锈钢中的含量。

手弧焊焊接过渡层用焊条型号。